HM380 การเกิดโพรงอากาศในปั๊มน้ำ อุปกรณ์การเรียนการสอน อุปกรณ์ฝึกอบรมวิชาชีพ อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการกลศาสตร์ของไหล

1. ภาพรวมผลิตภัณฑ์
1.1 บทนำเกี่ยวกับการเกิดโพรงอากาศ
การเกิดโพรงอากาศในปั๊มน้ำ หมายถึง กระบวนการที่ฟองอากาศในบริเวณความดันต่ำของระบบการไหลของปั๊มน้ำถูกบีบอัดและยุบตัวอย่างรวดเร็วเมื่อน้ำไปถึงบริเวณความดันสูง ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของระบบไฮดรอลิกลดลงและส่วนประกอบของระบบเสียหาย
เมื่อระยะขอบการเกิดโพรงอากาศที่มีประสิทธิภาพของอุปกรณ์ปั๊มน้ำน้อยกว่าระยะขอบการเกิดโพรงอากาศที่จำเป็นของปั๊มน้ำ และความดันย่อยในปั๊มลดลงถึงความดันไออิ่มตัวที่อุณหภูมิของของเหลว สิ่งสกปรก อนุภาคของแข็งขนาดเล็ก หรือนิวเคลียสของก๊าซที่อยู่ระหว่างพื้นผิวสัมผัสของของเหลวและของแข็ง จะเติบโตอย่างรวดเร็วกลายเป็นฟองอากาศ และไปถึงบริเวณความดันสูงพร้อมกับการไหลของน้ำ และยุบตัวอย่างรวดเร็วเนื่องจากการบีบอัดของของเหลวโดยรอบ ในบริเวณที่เกิดการยุบตัวจากโพรงอากาศ พื้นผิวโลหะจะได้รับแรงกระแทกจากน้ำ ซึ่งมีความถี่สูงถึงหลายหมื่นครั้งต่อวินาที และกระทำบนพื้นที่เล็กมาก ดังนั้นความเค้นจึงอาจสูงถึงหลายพันเท่าของความดันบรรยากาศ การใช้งานความเค้นขนาดใหญ่เช่นนี้บ่อยครั้งทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติกและการแข็งตัวของชั้นผิวโลหะ ส่งผลให้เกิดความล้าเฉพาะที่และรอยแตกขนาดเล็ก ซึ่งส่งเสริมการเกิดโพรงอากาศ ชิ้นส่วนโลหะจะแตกและหลุดลอก โพรงอากาศอาจเกิดขึ้นที่ด้านหน้าและด้านหลังของใบพัด หรือระหว่างขอบด้านนอกของใบพัดกับผนังของห้องใบพัด โดยทั่วไป โพรงอากาศในปั๊มน้ำจะลดอัตราการไหล แรงดัน กำลัง และประสิทธิภาพของปั๊ม ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและเสียงดัง ลดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ และส่งผลกระทบต่อความปลอดภัยทางวิศวกรรม สถานการณ์จะรุนแรงมากขึ้นกับปั๊มที่สูบน้ำจากลำธารที่มีทรายสูง
1.2 สาเหตุของโพรงอากาศในปั๊มน้ำ:
เมื่อความดันขาเข้าของปั๊มต่ำกว่าความดันไออิ่มตัวที่อุณหภูมินี้ ของเหลวจะกลายเป็นไอ ในขณะเดียวกัน ก๊าซที่ละลายอยู่ในของเหลวอาจระเหยออกจากของเหลว ก่อตัวเป็นฟองไอน้ำขนาดเล็กจำนวนมาก ซึ่งเคลื่อนที่ไปตามของเหลว เมื่อไหลเข้าสู่ช่องทางการไหลของใบพัด เมื่อความดันที่เกิดจากการหมุนของใบพัดมากกว่าความดันไอน้ำอิ่มตัว ฟองไอน้ำขนาดเล็กเหล่านี้จะควบแน่นและดับลง ก่อตัวเป็นโพรง ในขณะนั้น ของเหลวโดยรอบจะพุ่งเข้าหาโพรงด้วยความเร็วสูงมาก และอนุภาคของของเหลวจะชนกัน ทำให้เกิดแรงกระแทกไฮดรอลิกเฉพาะที่ ซึ่งทำให้ความดันเฉพาะที่สูงถึงหลายร้อยบรรยากาศ ยิ่งฟองมีขนาดใหญ่เท่าใด แรงกระแทกไฮดรอลิกเฉพาะที่ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นเมื่อควบแน่นและดับลง ความเร็วของแรงกระแทกไฮดรอลิกนี้เร็วมาก มีความถี่สูงถึง 2500 ครั้ง/วินาที และเกิดการกระแทกอย่างรุนแรงบนพื้นผิวของใบพัด ทำให้เกิดการกัดกร่อนทางกล ปรากฏการณ์โดยรวมของการระเหย การควบแน่น การกระแทก และการกัดกร่อนของโลหะของของเหลวที่กล่าวมาข้างต้น เรียกว่า การเกิดโพรงอากาศ (cavitation)

1.3 ความเสียหายจากโพรงอากาศ
เมื่อฟองไอน้ำดับลง อนุภาคของเหลวจะชนกัน ทำให้เกิดเสียงดัง เมื่อโพรงอากาศรุนแรง จะเกิดการสั่นสะเทือน อัตราการไหล แรงดัน และประสิทธิภาพจะลดลงอย่างมาก และจะเกิดปรากฏการณ์ "การดูดอากาศออก" ในขณะเดียวกัน ใบพัดจะบางลงเนื่องจากการกัดเซาะจากโพรงอากาศ แม้กระทั่งใบพัดและฝาครอบก็อาจทะลุได้ โพรงอากาศนำไปสู่ประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มที่ลดลง การทำงานของอุปกรณ์ไม่เสถียร ความล้าและการกัดเซาะของวัสดุพื้นผิวโลหะ และเสียงและการสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวิเคราะห์ วิจัย และตรวจสอบโพรงอากาศของปั๊มน้ำในการออกแบบและการจัดการการดำเนินงาน และใช้มาตรการป้องกันที่มีประสิทธิภาพทันท่วงที
1.4 แนะนำผลิตภัณฑ์
ผลิตภัณฑ์นี้สามารถใช้เพื่อสาธิตผลกระทบของโพรงอากาศต่อใบพัดของปั๊มแรงเหวี่ยง ตัวเรือนปั๊มและท่อด้านทางเข้าของปั๊มทำจากพลาสติกใสเพื่อสังเกตกระบวนการเกิดโพรงอากาศ ถ่ายภาพด้วยเวลาเปิดรับแสงสั้น (แฟลช) วิธีนี้สามารถจับภาพฟองอากาศได้อย่างยอดเยี่ยม วาล์วที่ทางเข้าและทางออกของปั๊มสามารถปรับอัตราการไหลและแรงดันได้ตามต้องการ แรงดันที่ด้านทางเข้าและทางออกจะแสดงบนมาตรวัดแรงดันสองตัว ถังเก็บน้ำมีฮีตเตอร์ และสามารถควบคุมอุณหภูมิน้ำได้ ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิน้ำ อัตราการไหล และความเร็วของปั๊มในถังเก็บน้ำจะแสดงขึ้น น้ำจะถูกระบายความร้อนโดยระบบจ่ายน้ำ
2. พารามิเตอร์ประสิทธิภาพ
ขนาด: กว้างxยาวxสูง 1000x630x590 มม.
น้ำหนัก: น้อยกว่า 70 กก.
แรงดันไฟฟ้า: AC220V 50HZ
ปั๊มน้ำ: กำลังไฟ 370 วัตต์ อัตราการไหล 3 ลบ.ม./ชม. แรงดัน: 14 เมตร
ถังเก็บน้ำ: 20 ลิตร
แรงดัน (ทางเข้า): -1…0 บาร์
แรงดัน (ทางออก): 0…1.5 บาร์
อุณหภูมิ: 0…60°C